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大規(guī)模集成電路一般是指由1000個(gè)及以上元件所組成的半導(dǎo)體集成電路（IC）。它們又被稱為L(zhǎng)SI（大規(guī)模集成電路）。微控制器通過LSI實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的功能。

人類通過眼睛和耳朵輸入信息，通過思維進(jìn)行計(jì)算和記憶。他們用自己的身體部位說出、寫出結(jié)果。可以說，大腦和神經(jīng)控制著整個(gè)身體統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)。與人類一樣，微控制器也會(huì)存儲(chǔ)開關(guān)、鍵盤、傳感器等輸入的信息，進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果作為數(shù)據(jù)輸出。因此，微控制器還必須滿足計(jì)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出和控制這五個(gè)基本要素。這些稱為微控制器的五個(gè)要素。

下圖為一個(gè)微控制器的硬件配置。五要素中的第一個(gè)，我們要介紹的是負(fù)責(zé)計(jì)算和控制的CPU。CPU一般被稱為“微控制器的中心”或“微控制器的大腦”。

CPU是由C（Central／中央）、P（Processing／處理）和U（Unit／單元）三個(gè)字母組合而成的縮寫。可以說，CPU位于微控制器的中心，是進(jìn)行處理的部分。“處理”是指增加或減少數(shù)據(jù)。因此，CPU被稱為中央處理器。

五要素中的第二個(gè)，我們將介紹負(fù)責(zé)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器有兩種操作：記憶、讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。通常，“記憶”或“讀取”操作都是由CPU的信號(hào)來選擇的。對(duì)于微控制器，“記憶”被操作稱為“寫入”，圖為CPU向存儲(chǔ)器發(fā)出“寫入”的指令。

“讀取”操作之所以被稱為“讀取”，是因?yàn)樗鼜拇鎯?chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器分為代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。代碼區(qū)是放置程序的地方。數(shù)據(jù)區(qū)是放置數(shù)據(jù)的地方。

微控制器的程序儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器有兩種類型：可以讀取和寫入數(shù)據(jù)的RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器），要將程序存儲(chǔ)為只讀數(shù)據(jù)的ROM（只讀存儲(chǔ)器）。根據(jù)用途的不同，RAM和ROM有多種類型。通常，RAM在關(guān)閉電源會(huì)丟失存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，但ROM不會(huì)在關(guān)閉電源后丟失數(shù)據(jù)。

五個(gè)要素中的第三和第四個(gè)分別是輸入和輸出。I/O是外部設(shè)備與微控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)交換的功能。有專用于外部設(shè)備的外圍電路，它們執(zhí)行數(shù)據(jù)的輸入、輸出和通信。

基本操作包括CPU的“讀”和“寫”。輸入／輸出稱為“端口”，其地址稱為“端口地址”。根據(jù)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)和信號(hào)交換，有“輸入端口”和“輸出端口”。

到目前為止，我們已經(jīng)講解了CPU、存儲(chǔ)器和I/O功能。只有通過布線將CPU、存儲(chǔ)器和I/O連接起來，使信號(hào)流通時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)微控制器的控制（第五個(gè)要素）。圖1是一個(gè)說明微控制器信號(hào)流的示例。微控制器的各項(xiàng)功能都由多條信號(hào)線連接。這些信號(hào)線稱為“總線”。

總線的類型有三種：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。每條總線上的通信都是在另一條總線的配合下進(jìn)行的。

數(shù)據(jù)總線是用于CPU與存儲(chǔ)器、CPU與I/O之間交換數(shù)據(jù)的信號(hào)線，并處理存儲(chǔ)在指定位置的數(shù)據(jù)。交換的數(shù)據(jù)包括用于計(jì)算的數(shù)值、計(jì)算結(jié)果、外部設(shè)備的輸入信號(hào)和輸出到外部設(shè)備的信號(hào)。

地址總線是用于指定存儲(chǔ)器和I/O位置的信號(hào)線。交換數(shù)據(jù)時(shí)，需要指定數(shù)據(jù)的發(fā)送目的地或數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)目的地。地址總線指定此位置。

控制總線是用于指定讀取還是寫入地址總線指定的位置的信號(hào)線。當(dāng)控制總線發(fā)出“寫入”指令時(shí)，地址總線上指定的存儲(chǔ)器和I/O接收數(shù)據(jù)總線上發(fā)送的數(shù)據(jù)。當(dāng)控制總線發(fā)出“讀取”指令時(shí)，數(shù)據(jù)被輸出到數(shù)據(jù)總線。